化工設(shè)備基礎(chǔ)14-第八章

1、第八章第八章 化工管路化工管路 化工管路是化工生產(chǎn)中所使用的各種管路化工管路是化工生產(chǎn)中所使用的各種管路的總稱，其主要作用是用來輸送和控制流體的總稱，其主要作用是用來輸送和控制流體介質(zhì)。介質(zhì)。 正確合理的設(shè)計化工管路，對于優(yōu)化設(shè)備正確合理的設(shè)計化工管路，對于優(yōu)化設(shè)備布置，降低工程投資和減少日常管理費用以布置，降低工程投資和減少日常管理費用以及方便操作都起著十分重要的作用。及方便操作都起著十分重要的作用。 化工管路一般由管子、管件、閥門、管架化工管路一般由管子、管件、閥門、管架等組成。等組成。 按管路的材質(zhì)分為金屬管路和非金屬管路。按管路的材質(zhì)分為金屬管路和非金屬管路。 按輸送介質(zhì)的壓力分為真空

2、管、低壓管、按輸送介質(zhì)的壓力分為真空管、低壓管、中壓管、高壓管、超高壓管。中壓管、高壓管、超高壓管。 鑄鐵、碳素鋼、鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、有色金屬合金鋼、有色金屬 塑料、橡膠、塑料、橡膠、陶瓷、水泥陶瓷、水泥 按輸送介質(zhì)的溫度分為低、常、高溫管。按輸送介質(zhì)的溫度分為低、常、高溫管。 按輸送介質(zhì)的種類分水、蒸汽、氣體、油按輸送介質(zhì)的種類分水、蒸汽、氣體、油管以及輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)的管路。管以及輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)的管路。 為了簡化管子和管件等產(chǎn)品的規(guī)格，使其為了簡化管子和管件等產(chǎn)品的規(guī)格，使其滿足化工生產(chǎn)的需要，又適應(yīng)批量生產(chǎn)的要滿足化工生產(chǎn)的需要，又適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求，方便設(shè)計制

3、造和安裝檢修，有利于匹配求，方便設(shè)計制造和安裝檢修，有利于匹配互換。互換。 國家制定了管路標準和系列。管路標準時國家制定了管路標準和系列。管路標準時根據(jù)公稱直徑和公稱壓力兩個基本參數(shù)來制根據(jù)公稱直徑和公稱壓力兩個基本參數(shù)來制定的。具有相同公稱直徑和公稱壓力的管子定的。具有相同公稱直徑和公稱壓力的管子與管件，都可相互配合和互換使用。與管件，都可相互配合和互換使用。1 1 管子常用材料管子常用材料一、金屬管一、金屬管常用的金屬管有鑄鐵管、鋼管、有色金屬管。常用的金屬管有鑄鐵管、鋼管、有色金屬管。1. 鑄鐵管鑄鐵管普通鑄鐵管普通鑄鐵管：灰鑄鐵造，硅和微量石墨灰鑄鐵造，硅和微量石墨有較強的耐蝕性，內(nèi)外

4、壁都涂上瀝青。給有較強的耐蝕性，內(nèi)外壁都涂上瀝青。給排水、煤氣管道。一般排水、煤氣管道。一般50-300mm，壁，壁厚厚4-7mm，管長有，管長有3、4、6m。硅硅 鐵鐵 管管：含碳含碳0.5-1.2%，含硅，含硅10-17%的鐵硅合金，表面形成氧化硅保護膜，的鐵硅合金，表面形成氧化硅保護膜，耐多種強酸；且硬度高，但耐沖擊和抗振耐多種強酸；且硬度高，但耐沖擊和抗振動性能差。動性能差。 32-300mm，壁厚，壁厚10-7-16mm，管長有，管長有15-2000m。2、鋼管、鋼管材料：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼材料：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼制造：有縫鋼管、無縫鋼管制

5、造：有縫鋼管、無縫鋼管鋼管鋼管有縫鋼管有縫鋼管：碳素鋼制成，白口和黑口管。碳素鋼制成，白口和黑口管。常用于低壓流體的輸送：水、煤氣、天然常用于低壓流體的輸送：水、煤氣、天然氣、低壓蒸汽和冷凝液。氣、低壓蒸汽和冷凝液。無縫鋼管無縫鋼管：10、20、16Mn、09Mn2V。熱軋管熱軋管32-600mm，管長有，管長有3-12.5m；冷軋管冷軋管5-200mm，管長有，管長有1.5-9m見表。見表。3、有色金屬管、有色金屬管有色金有色金屬管屬管銅管銅管：紫銅（紫銅（99.5-99.9%）和黃銅（銅鋅）和黃銅（銅鋅合金）。導熱性能好，大多用于制造換熱合金）。導熱性能好，大多用于制造換熱設(shè)備、深冷管路，

6、儀表測量和液壓傳輸。設(shè)備、深冷管路，儀表測量和液壓傳輸。鋁及鋁合金管鋁及鋁合金管：具有良好的耐腐蝕性和具有良好的耐腐蝕性和導熱性，常用于輸送脂肪酸、硫化氫、二導熱性，常用于輸送脂肪酸、硫化氫、二氧化碳氣體等介質(zhì)，輸送硝酸、醋酸、磷氧化碳氣體等介質(zhì)，輸送硝酸、醋酸、磷酸等腐蝕性介質(zhì)，但不適合輸送含氯離子酸等腐蝕性介質(zhì)，但不適合輸送含氯離子的化合物。的化合物。鉛管鉛管：軟鉛和硬鉛管；軟鉛和硬鉛管；硬度小、重度大、硬度小、重度大、具有良好的耐蝕性。輸送濃度具有良好的耐蝕性。輸送濃度70%以下的以下的冷硫酸、濃度冷硫酸、濃度40%以下的熱硫酸和濃度以下的熱硫酸和濃度10%以下的冷鹽酸。（以下的冷鹽酸。

7、（150）二、非金屬管二、非金屬管1.塑料管塑料管熱塑性（熱塑性（ thermoplastic ）：）：聚氯乙烯管、聚乙烯聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚甲醛管等；管、聚丙烯管、聚甲醛管等；熱固性（熱固性（ thermosetting ）：醛塑料管等。）：醛塑料管等。優(yōu)點：耐蝕性好、質(zhì)輕、成型方便、加工優(yōu)點：耐蝕性好、質(zhì)輕、成型方便、加工容易；容易；缺點：強度較低、耐熱性差。缺點：強度較低、耐熱性差。2.陶瓷管陶瓷管 用于輸送除氫氟酸、高溫堿、磷酸外的用于輸送除氫氟酸、高溫堿、磷酸外的幾乎所有酸類和氯化物。幾乎所有酸類和氯化物。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)致密，表面光滑平整，硬度高，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)致密，表面光滑平

8、整，硬度高，耐腐蝕性強；耐腐蝕性強；缺點：質(zhì)脆易破碎，耐壓、耐熱性差。缺點：質(zhì)脆易破碎，耐壓、耐熱性差。 1203. 橡膠管橡膠管 純膠管、夾布膠管、棉線紡織膠管、高純膠管、夾布膠管、棉線紡織膠管、高壓膠管；壓膠管；優(yōu)點：質(zhì)量輕、撓性好、安裝方便，對多優(yōu)點：質(zhì)量輕、撓性好、安裝方便，對多種酸堿液具有耐蝕性能。種酸堿液具有耐蝕性能。缺點：不輸送硝酸、有機酸和石油產(chǎn)品。缺點：不輸送硝酸、有機酸和石油產(chǎn)品。4. 玻璃鋼管玻璃鋼管玻璃纖維布玻璃纖維布+樹脂樹脂 成型成型 玻璃鋼玻璃鋼優(yōu)點：質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕性；優(yōu)點：質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕性；缺點：易老化、易變性、耐磨性差；缺點：易老化、易變性、耐

9、磨性差； 用于輸用于輸送送150，壓力小于壓力小于1MPa的酸性的酸性和堿性介質(zhì)管路。和堿性介質(zhì)管路。5. 玻璃管玻璃管玻璃管一般有硼玻璃或高鋁玻璃制成。玻璃管一般有硼玻璃或高鋁玻璃制成。優(yōu)點：透明、耐蝕、阻力小價格低；優(yōu)點：透明、耐蝕、阻力小價格低；缺點：質(zhì)脆、不耐沖擊和振動。缺點：質(zhì)脆、不耐沖擊和振動。 用做檢測或?qū)嶒灥墓苈贰Ｓ米鰴z測或?qū)嶒灥墓苈贰? 管徑選擇與壁厚確定管徑選擇與壁厚確定一、影響管徑大小的因素一、影響管徑大小的因素 管徑可根據(jù)管徑可根據(jù)流量和流速流量和流速 確定。確定。如對于確定的流量選流速：如對于確定的流量選流速： 若流速過大即管徑過小，則流過管道阻若流速過大即管徑過小，

10、則流過管道阻力增加，則操作費用增加；力增加，則操作費用增加； 若流速減小即管徑增大，但基建投資上若流速減小即管徑增大，但基建投資上升。見表升。見表22ffluPhd二、管徑的計算與選用二、管徑的計算與選用采用質(zhì)量流量計算直徑：采用質(zhì)量流量計算直徑：VQuA24AdmVQQ4VQdu4mQdu 流量流量采用體積流量計算直徑：采用體積流量計算直徑：三、管子壁厚計算與選用三、管子壁厚計算與選用 在確定管壁厚度時，還要加上介質(zhì)在確定管壁厚度時，還要加上介質(zhì)腐蝕和管子制造偏差防止可能造成的管腐蝕和管子制造偏差防止可能造成的管壁厚度的減少的情況。在此基礎(chǔ)上按鋼壁厚度的減少的情況。在此基礎(chǔ)上按鋼管規(guī)格標準選

11、取管子厚度。管規(guī)格標準選取管子厚度。管子承受介質(zhì)壓力，受力情管子承受介質(zhì)壓力，受力情況相當于內(nèi)壓圓筒：況相當于內(nèi)壓圓筒：cticpDp23 管件與閥門管件與閥門 為了控制流體介質(zhì)的壓力，流量，化為了控制流體介質(zhì)的壓力，流量，化工管路中還使用著多種類型的閥門。工管路中還使用著多種類型的閥門。 化工管路中，除作為主體的直管以化工管路中，除作為主體的直管以外的各種配件總稱為管件。外的各種配件總稱為管件。 改變管路的走向，形狀有改變管路的走向，形狀有45、60 、90 、180 等。等。1、彎頭、彎頭 管路之間的連通或分流處的管件稱三管路之間的連通或分流處的管件稱三通。有正三通和斜三通之分。還有四通、

12、通。有正三通和斜三通之分。還有四通、Y形管等。形管等。2、三通、三通 短管兩端面直徑相同的叫等徑管，兩短管兩端面直徑相同的叫等徑管，兩端面直徑不同的叫異徑管。端面直徑不同的叫異徑管。異徑管可改變異徑管可改變流體的流速。流體的流速。3、短管和異徑管、短管和異徑管 管路中設(shè)置法蘭是為了便于安裝和維管路中設(shè)置法蘭是為了便于安裝和維修，根據(jù)公稱直徑和公稱壓力選取法蘭。修，根據(jù)公稱直徑和公稱壓力選取法蘭。檢修時，在兩法蘭間插入盲板，切斷管路檢修時，在兩法蘭間插入盲板，切斷管路中的介質(zhì)，確保人身安全。中的介質(zhì)，確保人身安全。4、法蘭與盲板、法蘭與盲板 主要作用：啟閉作用，調(diào)節(jié)功能，節(jié)主要作用：啟閉作用，調(diào)

13、節(jié)功能，節(jié)流效應(yīng)。流效應(yīng)。二、閥門二、閥門4 4 管路的連接管路的連接 管路的連接包括管子與管子的連接，管路的連接包括管子與管子的連接，管子與各種管件、閥門的連接，還包括設(shè)管子與各種管件、閥門的連接，還包括設(shè)備接口處等的連接。備接口處等的連接。 管路連接的常用方法有焊接、法蘭連管路連接的常用方法有焊接、法蘭連接、螺紋連接、承插連接等。接、螺紋連接、承插連接等。 化工管路是在環(huán)境溫度下安裝的，而化工管路是在環(huán)境溫度下安裝的，而工作時管內(nèi)介質(zhì)的溫度可能與安裝時的溫工作時管內(nèi)介質(zhì)的溫度可能與安裝時的溫度不一致，由于溫差的影響，將導致管路度不一致，由于溫差的影響，將導致管路熱脹冷縮。如管路不受約束，則

14、由溫差導熱脹冷縮。如管路不受約束，則由溫差導致的自由伸縮量為：致的自由伸縮量為：五、溫度補償五、溫度補償1、溫差應(yīng)力、溫差應(yīng)力LL t 管子材管子材料膨脹料膨脹系數(shù)系數(shù) 由于管路因溫差而產(chǎn)生的變形通常受由于管路因溫差而產(chǎn)生的變形通常受到約束，則管路伸長時將產(chǎn)生溫差應(yīng)力，到約束，則管路伸長時將產(chǎn)生溫差應(yīng)力，有虎克定律知：有虎克定律知：溫差應(yīng)溫差應(yīng)力力/EEL LEt管子長度的管子長度的相對變形相對變形 為使管路不因溫差應(yīng)力過大而破壞，為使管路不因溫差應(yīng)力過大而破壞，根據(jù)強度條件，應(yīng)使溫差應(yīng)力小于材料許根據(jù)強度條件，應(yīng)使溫差應(yīng)力小于材料許用應(yīng)力用應(yīng)力 Et 可見，只要可見，只要 ，管路即，管路即不

15、會因溫度應(yīng)力而被破壞。所以并不是有不會因溫度應(yīng)力而被破壞。所以并不是有溫差存在就必須采用補償措施。如果溫差溫差存在就必須采用補償措施。如果溫差過大，或溫差應(yīng)力超過材料許用應(yīng)力，則過大，或溫差應(yīng)力超過材料許用應(yīng)力，則應(yīng)當考慮溫差補償問題。應(yīng)當考慮溫差補償問題。 /tE 2. 溫差補償溫差補償 補償方法有兩種：一種是自然補償，補償方法有兩種：一種是自然補償，一種是安裝補償器補償。一種是安裝補償器補償。自然補償自然補償：利用管路本身某一管路的彈性：利用管路本身某一管路的彈性變形，來吸收另一管道的熱脹冷縮。變形，來吸收另一管道的熱脹冷縮。安裝補償器補償有安裝補償器補償有回折管式補償器回折管式補償器 將直管彎成一定幾何形狀的曲管，利將直管彎成一定幾何形狀的曲管，利用剛性較小的曲管所產(chǎn)生的彈性變形來吸用剛性較小的曲管所產(chǎn)生的彈性變形來吸收連接在其兩端的直管的伸縮變形。收連接在其兩端的直管的伸縮變形。波形補償器波形補償器 利用金屬薄殼撓性的彈性變形來吸收利用金屬薄殼撓性的彈性變形來吸收其兩端連接直管的伸縮變形。結(jié)構(gòu)有波形、其兩端連接直管的伸縮變形。結(jié)構(gòu)有波形、鼓形、盤形。鼓形、盤形。5 管路常見故障及排除方法管路常見故障及排除方法 1. 連接處泄漏連接處